为什么 Python 3 更改为 exec 会破坏这段代码？答案

【问题标题】：Why did Python 3 changes to exec break this code?为什么 Python 3 更改为 exec 会破坏这段代码？
【发布时间】：2011-09-27 12:52:46
【问题描述】：

我查看了 SO 上的无数“Python exec”线程，但找不到能回答我的问题的线程。非常抱歉，如果以前有人问过这个问题。这是我的问题：

# Python 2.6: prints 'it is working'
# Python 3.1.2: "NameError: global name 'a_func' is not defined"
class Testing(object):
  def __init__(self):
    exec("""def a_func():
      print('it is working')""")
    a_func()

Testing()

# Python 2.6: prints 'it is working'
# Python 3.1.2: prints 'it is working'
class Testing(object):
  def __init__(self):
    def a_func():
      print('it is working')
    a_func()

Testing()

由于标准函数定义在两个 Python 版本中都有效，我假设问题必须是对 exec 工作方式的更改。我阅读了 exec 的 2.6 和 3 的 API 文档，还阅读了“Python 3.0 中的新功能”页面，但看不出代码会中断的任何原因。

【问题讨论】：

这似乎是很可能让必须在 5 年内维护它的人哭泣的代码。
我认为这更像是一个包含的示例，而不是代码的实际使用。我听说exec 和eval 在语言中占有一席之地。

标签： python python-3.x metaprogramming exec backwards-compatibility

【解决方案1】：

您可以通过以下方式查看每个 Python 版本生成的字节码：

>>> from dis import dis

并且，对于每个解释器：

#Python 3.2
>>> dis(Testing.__init__)
...
  5          10 LOAD_GLOBAL              1 (a_func)
...

#Python 2.7
>>> dis(Testing.__init__)
...
  5           8 LOAD_NAME                0 (a_func)
...

如您所见，Python 3.2 搜索名为 a_func 的全局值 (LOAD_GLOBAL)，而 2.7 在搜索全局值之前首先搜索本地范围 (LOAD_NAME)。

如果您在exec 之后执行print(locals())，您会看到a_func 是在__init__ 函数中创建的。

我真的不知道为什么会这样，但似乎改变了symbol tables 的处理方式。

顺便说一句，如果想在您的 __init__ 方法之上创建一个 a_func = None 以使解释器知道它是一个局部变量，那么它将不起作用，因为现在的字节码将是 LOAD_FAST 并且不会进行搜索，但直接从列表中获取值。

我看到的唯一解决方案是将globals() 作为第二个参数添加到exec，这样会创建a_func 作为一个全局函数，并且可以通过LOAD_GLOBAL 操作码访问。

编辑

如果删除exec 语句，Python2.7 会将字节码从LOAD_NAME 更改为LOAD_GLOBAL。因此，使用exec，您的代码在 Python2.x 上总是会变慢，因为它必须搜索本地范围以进行更改。

由于 Python3 的 exec 不是关键字，解释器无法确定它是真的在执行新代码还是在做其他事情……所以字节码不会改变。

例如

>>> exec = len
>>> exec([1,2,3])
3

tl;dr

exec('...', globals()) 可能会解决问题，如果您不关心添加到全局命名空间的结果

【讨论】：

成功了。很好的答案；字节码内省真的很酷。不知道那件事。感谢分享。
exec 考虑本地范围，而locals() 存储它，也可以使用exec("a_func()") 或locals()['a_func']()。
所以基本要点是，在 2.7 中，python 正在做一些骇客，以注意到 exec 是内置的，但现在 exec 是“只是另一个功能”，这样的骇客有被删除了？
@MGGwynne：“......这样的黑客行为已被删除”。我知道了。我对 Python 还很陌生，但在过去的几天里我读了一些书，并阅读了 the doc 涵盖了 Python 3 背后的哲学（即打破向后兼容性以消除疣），所以这个改变是有道理的。

【解决方案2】：

完成以上答案，以防万一。如果exec 在某个函数中，我建议使用三参数版本，如下所示：

def f():
    d = {}
    exec("def myfunc(): ...", globals(), d)
    d["myfunc"]()

这是最干净的解决方案，因为它不会修改您脚下的任何命名空间。相反，myfunc 存储在显式字典 d 中。

【讨论】：

我喜欢这个，感觉更安全 :)